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珠江三角洲森林和蔬菜地土壤一氧化氮排放

发布时间:2020-10-24 16:18
   氮氧化物(NO_x=NO+NO_2)在大气光化学烟雾、二次气溶胶和酸雨等重要大气环境与空气质量问题中扮演极其重要角色,在我国人口稠密、工业化程度高的珠江三角洲地区,光化学污染、细粒子污染、灰霾和酸雨正是区内面临的空气污染难题,准确分析NO_x的来源及其排放通量对控制区域大气污染、改善区域空气质量和深入了解氮的地球化学物质循环具有重要意义。迄今为止,除了对珠江三角洲地区石化燃料燃烧过程NO_x排放有过报道之外,对NO_x的其他来源知之甚少。 土壤是大气NO_x的一个重要来源,尤其对于农田耕作强度高、氮肥用量大和大气氮沉降高的地区,土壤源的贡献可能更大。为了初步评价珠江三角洲及广东省土壤NO排放强度,本研究中我们选择本地区典型森林(季风常绿阔叶林和马尾松林)和蔬菜地为对象,比较系统地研究了这两类生态系统土壤NO排放通量及其影响因素,以及土壤排放的NO的氮同位素特征。研究得到的主要结论如下: 1.对于阔叶林,雨季NO平均排放通量为14.9ng N m~(-2) s~(-1),低于干季平均排放通量(23.8 ng N m~(-2) s~(-1));对于松林,雨季NO平均排放通量为17.1 ng N m~(-2)s~(-1),高于干季排放通量(7.9 ng N m~(-2) s~(-1))。两类森林的土壤湿度均与NO排放显著相关(P<0.001),土壤湿度变化能很好解释NO排放的季节动态,说明土壤湿度是本地森林土壤NO排放的主要控制因素。由三种不同方法估算出阔叶林全年NO排放为6.1—6.9 kg N ha~(-1) yr~(-1),马尾松林则为4.0—4.4 kg N ha~(-1) yr~(-1)。 2.外加氮磷实验表明,在阔叶林,硝氮和铵氮处理均大大促进了NO排放,而在松林,铵氮处理对NO排放的促进作用明显高于硝氮。单独氮处理相比同时加氮和磷对NO排放的促进作用更强。我们认为在阔叶林硝化作用和反硝化作用均对NO排放有重要贡献,而对于松林硝化作用在NO排放中起主导作用。根据本研究结果我们推测氮沉降倍增后阔叶林土壤NO排放预计将增加12.2%—21.8%,马尾松林预计将增加12.0%—31.2%。 3.森林干季加水实验的结果表明阔叶林和马尾松林干季期间由Pulses排放的NO总量分别为29.4 mg N m~(-2)和22.2 mg N m~(-2),分别占全年土壤NO排放总量的4.6%和5.3%。 4.对广州郊区一块典型耕作方式管理下的蔬菜地(种植有菜心)土壤NO排放进行了一个完整生长周期的研究,结果表明施氮肥后NO排放激剧增加,其他涉及到松土的农田管理措施也会引起NO排放增加。在整个生长期(49天)NO平均排放通量为47.5 ng N m~(-2) s~(-1),基于这一排放通量推算全年NO排放总量约为10.1 kg N ha~(-1) yr~(-1)。施肥引起的NO排放因子为2.4%。根据蔬菜地面积和单位面积NO排放率推算广东省蔬菜地全年向大气排放的NO约为11.7 Gg N yr~(-1),根据排放因子和土壤NO背景排放率推算广东省蔬菜地NO年排放量为13.3 GgN yr~(-1)。 5.选取南亚热带地区典型菜地土壤,分别施用尿素、碳酸氢铵和硝酸铵。结果表明尿素施用引起的NO排放最大,碳酸氢铵施用引起NH_3排放最大。尿素、碳酸氢铵和硝酸铵施肥引起的NO排放因子分别为2.6%、2.3%和2.2%,引起的NH3排放因子分别为10.9%、15.2%和3.1%。根据本研究结果估算广东省菜地土壤NO排放量约为12.9 Gg N yr~(-1),如果考虑冠层的截留作用,NO排放量下降为10.2 Gg N yr~(-1)。 6.施尿素和碳酸氢铵后,菜地土壤排放的NO的δ~(15)N值约为-49‰(施肥后第2天),然后逐渐升高,到施肥后第13天时,NO的δ~(15)N值分别为-28.0‰(尿素处理)和-19.8‰(碳酸氢铵处理)。土壤排放的NH_3的δ~(15)N值也逐渐升高,施尿素的土壤NH_3的δ~(15)N值由-42.69‰(day 1)增加到-17.1‰(day 7),施碳酸氢铵的土壤NH_3的δ~(15)N值由-39.4‰(day 0)增加到-21.5‰(day 6)。施肥后土壤源NO的δ~(15)N值范围与石化燃料燃烧排放的NO的δ~(15)N值范围相互区分,而施肥后排放的NH_3的δ~(15)N值范围与其他来源的NH_3的δ~(15)N值范围重叠。
【学位单位】:中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位年份】:2007
【中图分类】:X51
【部分图文】:

土壤有效氮,马尾松林,采样期,阔叶林


图4.1阔叶林(BF)和马尾松林(PF)采样期间土壤有效氮指标变化Fig.4.1soilN伪一((a)forBF,(e)forPF),NH4+((b)forsF,(力forPF),ratesofnetnitrifieation((c)forBF,(9)forPF),andratesofnetNmineralization((d)forBF,(h)forPF)duringthes剐nPlingperiod一l:1daybeforefertilization;0:介对ilizationday:
【引证文献】

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本文编号:2854697

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